Design patterns for container-based distributed systems

面向容器的分布式系统设计模式

• 本文介绍了在基于容器的分布式系统中涌现的三种设计模式：单容器管理模式、单节点多容器协作模式和多节点分布式算法模式。
• 你能获得：通过学习这些模式，可以更好地理解和构建可靠、可维护的分布式系统，并提高开发效率。

核心内容：

1. 单容器管理模式：

• 容器通过接口暴露管理系统的钩子，提供更丰富的管理功能。

• 传统的容器管理接口有限，通常只有run()、pause()和stop()等基本操作。

• 详细解释：

  • 通过HTTP API可以扩展容器的管理接口，实现更精细化的管理。
  • 向上：容器可以暴露应用程序的监控指标、性能剖析信息、配置信息和日志等。
  • 向下：容器可以定义生命周期，方便管理系统控制容器的行为，例如优雅删除。
  • 案例：Kubernetes使用Docker的“优雅删除”功能，在终止容器前发送SIGTERM信号，让应用程序可以完成正在进行的操作。

2. 单节点多容器应用模式：

• 在单个主机上协同调度的多个容器，实现更复杂的功能。

• 容器管理系统需要支持将多个容器作为一个原子单元进行调度。

• 详细解释：

  • Sidecar模式：扩展和增强主容器的功能，例如日志收集、内容同步等。
  • Ambassador模式：代理主容器的通信，简化应用程序与外部服务的交互。
  • Adapter模式：为外部世界提供应用程序的统一视图，例如统一监控接口。

• 举例：

  • Sidecar：Web服务器容器和logsaver容器，分别负责提供Web服务和收集日志。
  • Ambassador：应用程序通过twemproxy ambassador与分布式memcache集群通信。
  • Adapter：使用adapter容器统一不同应用程序的监控接口，方便监控工具收集指标。

3. 多节点应用模式：

• 利用模块化容器构建协调的多节点分布式应用。

• 详细解释：

  • Leader选举模式：多个容器通过选举确定领导者，简化应用程序的领导者选举逻辑。
  • Work Queue模式：将任意处理代码打包成容器，构建通用的工作队列系统。
  • Scatter/Gather模式：将请求分发到多个服务器并行计算，然后将结果合并成单个响应。

• 举例：

  • Leader选举：一组leader选举容器为应用程序提供简单的HTTP API，例如becomeLeader、renewLeadership等。
  • Work Queue：开发者只需要构建一个可以处理输入数据并生成输出文件的容器，其余工作由通用工作队列框架处理。
  • Scatter/Gather：搜索引擎将查询请求分发到多个服务器进行检索，然后将结果合并成最终结果。

问答

Q: 什么是Sidecar模式？

A: Sidecar模式是指在主容器旁边部署一个辅助容器，用于扩展和增强主容器的功能，例如日志收集、监控等。

Q: 什么是Ambassador模式？

A: Ambassador模式是指使用一个容器作为代理，负责主容器与外部服务的通信，从而简化应用程序的开发和测试。

Q: 什么是Adapter模式？

A: Adapter模式是指使用一个容器来转换和标准化应用程序的输出，为外部世界提供统一的接口，例如统一监控接口。